世界科学200811能源领域中的硅谷

1、太阳能产业异军突起，形式不一能源领域中的“硅谷”良/编译风力发电是可行的，而且在将来会运行得更好。，风能只不过是一个中间过渡站，最终目标是截取阳光收获太阳能，而不是等待阳光搅动大气，然后在由此产生的气流中安装涡轮机。幸运的是，发明家喜爱解决这类问题。他们想出的主意各不相同：有的希望利用太阳能带动物里的取暖系统；有的打算使用反向散热器；有的则想到最尖端、最时尚的领域纳米技术，以确保捕捉到每一粒光子，并将其转化为电能。光伏电池是最具传统风格的太阳能发电形式，也是目前增长最快的可替代能源的形式，每年增长 50%，太阳能发电的价格也在下降。剑桥能源研究（CERA）是由尔耶金（Daniel Yergin

2、）经营的一家咨询服务机构。该机构的数据表明：1995 年时一度光电价格是 50 美分，2005 年时则下降到 20 美分，而且仍在下降。并不是说可再生能源比燃煤发电便宜，但是说明能源在朝着合理的方向发展。光伏电池俗称太阳能电池，直接将阳光转化为电能，但这不是利用阳光发电的唯一方式。也可以将太阳光集中起来，把水烧开，利用所产生的蒸汽来驱动涡轮机。有关能源的未来，两个截然不同的提出了一个悬而未决的问题：太阳能发电，是否会像几十年来从一个中心区域发电，然后经过长距离输送到达消费者家中，还是像一个世纪以前那样，从某种程度上说就地发电、就地消费？“热钢片”屋顶生产太阳能电池的初衷是就地开发就地消费。这就

3、像风力发电机组一样，只不过比风力发电更具有 “就地开发就地消费”的特点，因为只要用一块太阳能电池板就可以发电。如果你住在阳光相当充足的地方，将几块太阳能电池板放到屋顶上，你就可以减少耗电花费。也许你可以把电能回卖给当地的供电公司。问题是，眼下你可能需要透支财力来购买太阳能电池板，而且你别指望在短期内收回投资。，许多工程师正在努力改变这种现状，其中之一就是麻省理工学院（MIT）的（Emanuel Sachs）。在一些工程师追求令人兴奋的大幅度提升技术，以改进太阳能电池运行方式的同时， 博士则更喜欢稳步地推进技术的进步。正如他所认为的，正是这样的逐步改进推动着摩尔定律（Moores law）所描述

4、的那种快速发展。摩尔定律就是对计算机处理能力快速发展的一种描述，这种描述已经广泛地为人们所接受。表 1：从 1980 年到 2007 年，光伏模块售价变化趋势示意图另外，这个类比是恰当的。传统的太阳能电池跟计算机一样，都是用硅的，而且也是出于同样的原理，依靠硅材料类似半导体的特性来运行的。带负电荷的和带正电荷的“黑洞”到处移动，移动时承载着电流。就太阳能电池而言，阳光将从正常的位置冲撞出去，造成空穴，因而产生电流。在逐步改进的过程中，博士的第一个贡献是一项叫做平行带（string ribbon）的技术。该技术把容器中两条平行带之间的硅溶液抽掉，将生产一块太阳能电池所需的硅材料减少了一倍。一家名

5、为 Evergreen Solar 的公司把这项发明推向了市场。最近投资的一个企业叫做“1366 技术公司”，是按照太阳能在每平方米地面上所产生的平均功率（数）来命名的。该公司的目标是，在平行带技术的基础上增加 3 个新理念，3 个新理念结合起来在效率上应该可以提高 27%。他和同事在纳米的尺度上对硅晶体表面进行了重新设计，目的是保持光线在电池内不断来回反射，直到最终被吸收。他们对收集电流的银线也做了类似处理，而且他们还使银线变得更细，这样做主要是为了避免银线遮挡太多的阳光。博士说，这些革新措施将会把太阳能电池的投资降低到每2以下。这方面的投资正在。当然，电价是另外一回事。（Paula Min

6、ts）所说：价格接近燃煤发电厂的成本：建一个 10 亿的燃煤发电厂大约花费 10 亿正如加州帕洛阿尔托市导航咨询公司（Navigant Consulting）的是由市场行情决定的。近年来，这些市场行情尤其是一些欧洲对太阳能发电给予了大量的补贴，使电价一直高出成本价许多。，正如表 1 所显示的那样，太阳能电池的价格也有了大幅度下降。其他研究支持一项更新的名为薄膜光伏电池的技术。薄膜电池可以用硅来，但多数改进的工艺是利用合金材料来的，有时将奇异的合金材料用作半导体。这些合金材料不像传统的大块硅电池那么高效，这意味着每平方米电池不能转化同样多的阳光。但是薄膜电池使用的材料要，这样成本就会降低。而且，

7、薄膜电池可以安装在弯曲的表面上，比如安装在像发丝一样薄的钢片上，其用途更为广泛。目前，在这个领域占主导地位的是“第一太阳能（ First Solar）”公司，该公司利用碲化镉作为薄膜。但是第一太阳能公司即将其他公司的激烈竞争。比如，雷公司（Miasol）是加州的一家小公司，该公司一直在研制一种由铜、铟、镓和硒的合金材料，这种材料被称为“CIGS”。 据估计，CIGS 比碲化镉效率更高，但仍比不上传统的硅材料。此外，镉是一种的材料。尽管第一太阳能公司小心翼翼地把镉密封起来，以免造成危害，但是 CIGS 在公众心目中处于有利的地位，因为其中不含镉。现在，商家将薄膜太阳能电池包装起来，作为标准的太阳

8、能电池板出售。但是，这种现状可能会改变。第一太阳能公司将薄膜覆在上，而雷公司的（Joseph Laia）指出，CIGS材料。那些更注重环保的加州这种基于钢片的易弯曲而且轻便，凭着本身的良能可以用作人，如果有谁愿意响应加州 2006 年宣布的“百万太阳能屋顶”计划（目前的做法是把太阳能电池板固定在的房子上），他们将很快就能够把碲化镉和 CIGS 可能比硅材料便宜，雷公司涂有 CIGS 的钢片作为搭建屋顶的材料用于发电。太阳能所依赖的和钢材更便宜。这项技术的支持者们有一个宏大的构想：太阳能发电要用平方公里来计量。他们想在沙漠地带铺上钢片镜和镜，利用反射的阳光把水烧开进行发电，然后并入为风力发电所架

9、设的长途直流电网中，把电输送到城市中。沙漠那些对因依赖石油而造成世界在认真考虑大规模利用太阳影响表示担心的人们，发现这个情况后会不大高兴：阿尔及利亚正发电。处于电力紧缺状态的欧洲市场位于阿尔及利亚北部，而其南部撒沙漠中的许多阳光则被浪费，因此该国正在想办法把两者整合起来。现在，阿尔及利亚正在阿尔及尔市以南约 400 公里处的将会开工。4 月份，摩洛哥的安能热系统的也日趋增多。对于前建造一座实验性的太阳能热发电站，如果一切顺利的话，明年也启动了一个类似的工程。在北非一些境内，准备建造太阳情报局先生那样的人物来说，幸运的是有的沙漠，这些沙漠也即将成为布满反射镜发电站的场所。抛物碟式镜太阳能热发电站

10、有四种不同的设计：抛物槽式镜、抛物碟式镜、塔式太阳和菲涅尔系统。塔式太阳是利用反射镜阵列将阳光集中于一个高台上；菲涅尔系统则利用比较便宜的模仿抛物槽式系统。所有设计要么是给水加温产生蒸汽来驱动发电机，要么就是给低熔点的盐类（如硝酸钾）加温使之液化，用来蒸汽。目前在西南部的沙漠地带，所有这四种设计有的正在进行商业，有的则正处于商业之前的试验阶段。根据剑桥能源研究的数据，目前太阳能总产量仅为 400 兆，如果现在预定的项目都能够实现，在接下来的 4 年中产量会增加 10 倍，4 年之后的产量很可能还要多得多。况且，盐电厂可以将收集到的部分热量转入热库中，使发电机在夜间也能够保持运转，克服了太阳能“

11、太阳下山便断能” 的主要缺陷。从小规模发展起来工程师们肯定认为他们表明：没问题。两年前，绝好地段，产量可达 200 兆可以提供技术，但是有了技术是否就能够提供所需的电能呢？粗略的估算西部诸州联合派出的一支工作队发现，西部内有建造太阳能热发电站的，相当于现有发电量的 20%，该发现是个不错的开端。奥斯拉是加州帕洛阿尔托市一家由美籍澳大利亚人开办的公司，这个公司的（Robert Fishman）估计：该公司的菲涅尔阵列加上自备的蓄热系统，生产出的电可以卖到 8 美分一度。这个价格相当于通用电气公司（GE）风力发电的电价了，而且大规模生产会使电价进一步下降。比起纯粹的燃煤发电，可能不算便宜，但是各州要求电力企业购买可再生电能，奥斯拉公司将会得益于这些政策。但是，如果按每吨 30征收排放税，或者要求将截留并掩埋起来，奥斯拉公司的电价就跟燃煤发电的电价相差不多了。，最吸引人的技术要归属于洛杉矶的桑尔吉公司（SUNRGI）。该公司利用反射镜聚集太阳光线， 但不是集中在锅炉上，而是集中在太阳能电池上。据说这个系统可以将 37%的阳光转化为电能。4 月份，该公司声称其所发之电可以卖到不可思议的价格：每度 5 美分。这个宣称还有待通过试验来证明，在证实之前我们应该用怀疑的态度来对待此事。，这反映了该领域发展